KR20120123207A

KR20120123207A - 반도체 웨이퍼를 지지하는 서셉터 및 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 방법

Info

Publication number: KR20120123207A
Application number: KR1020120039399A
Authority: KR
Inventors: 노버트 베르너; 크리스챤 하거; 라인하트 샤우어
Original assignee: 실트로닉 아게
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-11-08

Abstract

반도체 웨이퍼의 전면 상에 층의 증착 중에 반도체 웨이퍼를 지지하는 서셉터로서, 반도체 웨이퍼는 직경(D)을 갖고, 그 에지에 깊이(T)를 갖는 노치를 포함하며, 반도체 웨이퍼의 이면의 에지 구역에서 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 내경(d)을 갖는 링형 위치 결정 영역을 포함하고, 반도체 웨이퍼가 위치 결정된 경우에, 부등식 (D-d)/2 ＜ T가 유효하며, 반도체 웨이퍼의 노치 구역에서 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 위치 결정 영역의 돌기 - 위치 결정 영역 내측을 향해 연장됨 - 가 위치 결정된 반도체 웨이퍼의 노치 아래에 완벽하게 놓이는 것인 서셉터가 개시된다.

Description

반도체 웨이퍼를 지지하는 서셉터 및 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 방법{SUSCEPTOR FOR SUPPORTING A SEMICONDUCTOR WAFER AND METHOD FOR DEPOSITING A LAYER ON A FRONT SIDE OF A SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 동안에 반도체 웨이퍼를 지지하는 서셉터에 관한 것으로서, 서셉터는 반도체 웨이퍼의 이면의 에지 구역에 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 위치 결정 영역을 갖는다. 본 발명은 또한 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 방법에 관한 것으로서, 상기 서셉터가 이 방법에 사용된다.

이 타입의 서셉터는 다양한 실시예가 공지되어 있다. 독일 특허 제198 47 101 C1호는 위치 결정 영역이 서셉터를 형성하는 링의 일부인 실시예를 설명하고 있다. 유럽 특허 제1 460 679 A1호에 따른 실시예에서, 서셉터는 추가적으로 베이스를 갖고 있고, 그 결과로서 플레이트의 형태를 갖는다. 위치 결정 영역은 플레이트의 에지에서 돌기에 의해 형성된다. 독일 특허 제10 2006 055 038 A1호는 반도체 웨이퍼가 링의 오목부 내에 놓이고 링이 베이스 플레이트 상에 놓이는 실시예를 개시하고 있다.

반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 중에, 특히, 균일한 층 두께를 갖는 층을 생성하고 층의 활용 가능한 영역이 반도체 웨이퍼의 에지에 가능한 한 근접할 수 있도록 노력이 이루어진다. 이 조건을 실행하기 위해 시도할 때에, 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층의 증착 동안, 공정 가스가 또한 반도체 웨이퍼의 이면의 에지 구역으로 나아간다는 문제에 부닥친다. 이로 인해 재료 증착이 제어되지 않아, 코팅된 반도체 웨이퍼의 평탄도에 악영향을 미친다. 제어되지 않은 재료 증착의 반경 방향 범위가 모두 커질수록, 서셉터의 위치 결정 영역에 의해 아래에 놓이는 반도체 웨이퍼의 에지 구역이 넓어진다. 경험상, 소위 에지 제외(edge exclusion), 즉 고객에 의해 지정된 품질 요건이 만족되지 않아도 되는 반도체 웨이퍼의 에지로부터의 거리가 더욱 작아지기 때문에, 제어되지 않은 재료 증착을 유발하는 문제의 중요성이 커지게 된다.

노치는 흔히 반도체 웨이퍼의 에지 구역에 통합되고, 상기 노치는 결정 배향을 식별하는 역할을 한다. 제어되지 않은 재료 증착의 결과로서 증착된 재료로 구성된 융기부가 노치 둘레에 발생하여, 상기 융기부는 반도체 웨이퍼의 평탄도에 악영향을 미치며 전자 구성요소를 형성하는 반도체 웨이퍼의 추가 처리를 중단시킨다.

이 이유로, 일본 특허 제2010-034372 A호는 서셉터의 위치 결정 영역에 의해 아래에 놓이는 반도체 웨이퍼의 에지 구역의 반경 방향 폭이 가능한 한 작게 되지만, 노치의 깊이와 노치의 모따기면의 폭의 합보다 작지 않게 되는 것을 제안하고 있다. 그 결과, 제안된 해법에 관한 단점은 반도체 웨이퍼의 이면 상에 제어되지 않은 재료 증착으로 인해 반도체 웨이퍼의 그 에지까지 전면 상에 증착된 층의 활용이 여전히 제한된 범위로만 가능하다는 점이다.

따라서, 본 발명의 목적은 사용될 때에 그러한 단점을 보이지 않는 서셉터를 제안하는 것이다.

상기 목적은 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층의 증착 중에 반도체 웨이퍼를 지지하는 서셉터로서, 반도체 웨이퍼는 직경(D)을 갖고, 그 에지에 깊이(T)를 갖는 노치를 포함하며, 반도체 웨이퍼의 이면의 에지 구역에서 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 내경(d)을 갖는 링형 위치 결정 영역을 포함하고, 반도체 웨이퍼가 위치 결정된 경우에, 부등식 (D-d)/2 ＜ T가 유효하며, 반도체 웨이퍼의 노치 구역에서 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 위치 결정 영역의 돌기 - 위치 결정 영역 내측을 향해 연장됨 - 가 위치 결정된 반도체 웨이퍼의 노치 아래에 완벽하게 놓이는 것인 서셉터에 의해 달성된다.

본 발명은 또한 서셉터의 위치 결정 영역 상에 반도체 웨이퍼를 위치 결정하는 것과, 반도체 웨이퍼의 전면으로 공정 가스를 공급하는 것을 포함하는 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 서셉터는 위치 결정 영역 상에 위치 결정된 반도체 웨이퍼가, 위치 결정 영역의 포크 형상의 돌기가 존재하지 않았다면 위치 결정된 반도체 웨이퍼의 노치의 일부가 위치 결정 영역 위에 배치되지 않게 되는 범위까지만 위치 결정 영역의 내측 에지 후방에 반도체 웨이퍼의 에지가 돌출하도록 구현된다. 서셉터의 위치 결정 영역에 의해 아래에 놓이는 반도체 웨이퍼의 에지 구역의 반경 방향 폭이 특히 작기 때문에, 반도체 웨이퍼의 이면 상에 제어되지 않은 재료 증착의 반경 방향 범위 - 에지 구역의 반경 방향 폭에 종속 - 도 작게 된다.

위치 결정 영역의 돌기의 존재는 (D-d)/2 ＜ T이란 점에도 불구하고 노치가 위치 결정 영역에 의해 완벽하게 아래에 놓이는 것을 보장한다. 돌기가 없다면, 반도체 웨이퍼의 중앙으로부터 에지를 향해 반경 방향으로 고려되는 노치는 위치 결정 영역의 내측 에지의 전방에 부분적으로 그리고 부분적으로 그 후방에 위치된다. 노치의 구역에서, 돌기는 반도체 웨이퍼의 이면으로의 공정 가스의 접근을 저지시킨다. 융기부가 제어되지 않은 방식으로 증착된 재료로 구성되며, 상기 융기부는 반도체 웨이퍼의 이면 상의 노치를 둘러싸므로 발달하지 않는다.

바람직하게는, 0.2 mm ≤ (D-d)/2 ＜ T가 유효하다. 노치의 깊이(T)는 노치의 팁과 반도체 웨이퍼의 에지 사이의 반경 방향 거리를 나타내며, 노치의 모따기의 폭이 계산에 포함된다.

돌기의 영역은 노치 및 노치의 모따기 아래에 완벽하게 놓이기에 충분히 크다. 그 크기는, 서셉터 상에 반도체 웨이퍼의 위치 결정 중에, 돌기 위에 위치 결정 영역의 링형 에지 위에서 내측을 향해 돌출하는 노치 부분의 정확한 위치 결정이 정확하게 성공된다면, 여유가 있게 하기 위해 필요한 영역보다 20 내지 100% 큰 것이 바람직하다.

돌기는 삼각형, 장방형, 정방형, 타원형 또는 원형의 외형을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

서셉터는 외측 링, 링형 위치 결정 영역 및 디스크형 플레이트 베이스를 포함하는 플레이트의 형태를 갖는 것이 바람직하다.

링형 위치 결정 영역은 수평 방향으로 또는 경사진 형태로 배향될 수 있고, 경사진 형태의 경우에, 직선형 또는 곡선형 단면을 갖는다.

서셉터는 1 부품 또는 2 부품으로 되는 것이 바람직하고, 2 부품인 경우에, 플레이트 베이스는 하나의 별개의 구성 부품을 형성한다.

플레이트 베이스는 가스 불침투성일 수 있다. 그러나, 홀을 통한 가스 운반을 보장하도록 천공된 형태로 구현될 수 있다. 그러나, 홀 대신에, 그러한 가스 운반을 위한 미소 기공을 갖는 플레이트가 바람직하다. 미소 기공은 예컨대 플레이트 베이스를 형성하도록 압축되고 실리콘 카바이드가 코팅된 섬유 및/또는 입자에 의해 생성될 수 있다.

본 발명을 도면을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명한다.

도 1은 반도체 웨이퍼 상에 층을 증착하는 방법에 사용되는 리액터의 통상적인 특징을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라 실시된 서셉터를 평면도로 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 서셉터 및 또한 서셉터 상에 배치된 반도체 웨이퍼를 도시한다.
도 4는 도 3에 따른 서셉터 및 반도체 웨이퍼를 단면도로 도시한다.
도 5는 반도체 웨이퍼의 노치 구역을 갖는 도 4로부터의 부분 확대 발췌를 도시한다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 및 비교예에 따른 반도체 웨이퍼의 이면의 지형 기록을 도시한다.

도 1에 따른 리액터는 상부 돔(1), 하부 돔(2) 및 측벽(3)을 갖는 챔버를 포함한다. 상부 돔(1)과 하부 돔(2)은 챔버의 위아래에 배치되는 복사 가열 시스템에 의해 방출되는 열 복사에 대해 투과성이다. 층은 가열된 반도체 웨이퍼의 전면 위를 향하고 공정에서 노출된 전면의 표면과 반응하여 층을 형성하는 공정 가스에 의해 반도체 웨이퍼(4)의 전면 상에 기상(gas phase)으로부터 증착된다. 전면은 층을 위에 증착하도록 의도된 반도체 웨이퍼의 면 영역을 가리킨다. 전면은 일반적으로 반도체 웨이퍼의 폴리싱된 면 영역을 포함한다. 공정 가스는 챔버 측벽의 가스 입구를 통해 공급되고 반응 후에 남아 있는 폐기 가스는 챔버 측벽의 가스 출구를 통해 배출된다. 추가의 가스 입구와 추가의 가스 출구를 갖는 챔버의 실시예가 공지되어 있다. 그러한 실시예는, 예컨대 반도체 웨이퍼의 아래에 존재하는 챔버의 용적 내외로 퍼지 가스를 안내하도록 이용된다. 본 발명과 관련하여, 추가의 가스 입구과 추가의 가스 출구가 존재하는지의 여부는 중요하지 않다.

층의 증착 중에, 반도체 웨이퍼는 서셉터(5)에 의해 유지되고 그 중앙을 중심으로 서셉터와 함께 회전된다.

도 2에 따라 본 발명에 의해 구현되는 서셉터는 플레이트 형태를 갖고 외측 링(6), 내측 에지(8)가 있는 링형 위치 결정 영역(7), 및 디스크형 베이스(9)를 포함한다. 위치 결정 영역의 내경(d)은 내측 에지(8)의 직경에 대응한다. 위치 결정 영역은 한 지점에서 돌기(10)가 내측을 향해 연장되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 서셉터 상에 위치 결정된 반도체 웨이퍼(4)는 노치(11)가 돌기(10) 위에 배치되도록 서셉터 상에 놓여 있다. 반도체 웨이퍼는 사실상 위치 결정 영역(7)의 내경(d)보다 큰 직경(D)을 갖는다. 그러나, 그 차이는 작아서, 반도체 웨이퍼(4)의 외측 에지(12)는 위치 결정 영역(7)의 내측 에지(8)의 단지 약간 후방에 위치된다. 그 차이는 노치(11)의 깊이의 2배보다 작다.

도 4는 도 3에 따른 서셉터와 반도체 웨이퍼를 단면도로 도시하고 도 5는 도 3으로부터 확대 부분 발췌를 도시한다.

도 5에 따르면, 노치는 위치 결정 영역(7)의 내측 에지(8) 위에서 부분적으로 내측을 향해 돌출된다. 노치(11)의 이 부분은 돌기(10)에 의해 아래에 놓이고, 공정 가스는 돌기에 의해 노치를 통해 반도체 웨이퍼의 이면으로 통과하지 못한다. 노치의 깊이(T)는 노치의 상부(13)와 반도체 웨이퍼의 외측 에지(12) 사이의 반경 방향 거리를 나타내고, 노치 모따기의 폭이 계산에 포함된다.

실시예 및 비교예

단결정 실리콘으로 구성된 반도체 웨이퍼는 실리콘으로 구성된 에픽텍셜층으로 코팅되고, 이어서 이면의 지형이 기록된다. 도 6은 본 발명에 따른 요부들을 포함하는 장치에서 코팅된 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 기록을 도시한다. 도 7은 한가지를 제외하고 동일한 장치와 동일한 조건에서 코팅된 비교예에 따른 반도체 웨이퍼의 기록을 도시한다. 그 제외 조건은 돌기(10)가 없다는 점을 포함한다. 실시예에 따른 반도체 웨이퍼와 달리, 비교예에 따른 반도체 웨이퍼의 경우에는 노치 구역에서 성장된 융기부가 명백하게 식별될 수 있다.

1: 상부 돔 2: 하부 돔
3: 측벽 4: 반도체 웨이퍼
5: 서셉터 6: 외측 링
7: 위치 결정 영역 8: 내측 에지
9: 디스크형 베이스 10: 돌기
11: 노치 12: 외측 에지

Claims

반도체 웨이퍼의 전면 상에 층의 증착 중에 반도체 웨이퍼를 지지하는 서셉터로서, 반도체 웨이퍼는 직경(D)을 갖고, 그 에지에 깊이(T)를 갖는 노치를 포함하며, 반도체 웨이퍼의 이면의 에지 구역에서 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 내경(d)을 갖는 링형 위치 결정 영역을 포함하고, 반도체 웨이퍼가 위치 결정된 경우에, 부등식 (D-d)/2 ＜ T가 유효하며, 반도체 웨이퍼의 노치 구역에서 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 위치 결정 영역의 돌기 - 위치 결정 영역 내측을 향해 연장됨 - 가 위치 결정된 반도체 웨이퍼의 노치 아래에 완벽하게 놓이는 것인 서셉터.
제1항에 있어서, 상기 돌기의 영역은 노치 및 노치의 모따기 아래에 완벽하게 놓이는 데에 필요한 것보다 20 내지 100% 큰 것인 서셉터.
제1항에 있어서, 상기 돌기는 삼각형, 장방형, 정방형, 타원형 또는 원형의 일부의 외형을 갖도록 형성되는 것인 서셉터.
반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 방법으로서,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 서셉터의 위치 결정 영역 상에 반도체 웨이퍼를 위치 결정하는 것과; 공정 가스를 반도체 웨이퍼의 전면으로 공급하는 것을 포함하는 반도체 웨이퍼의 전면 상에 층을 증착하는 방법.